Een telescoop tuurt in de duisternis van de diepe ruimte. Plotseling verschijnt er een schitterende lichtflits die er nog niet was. Wat kan het zijn? Een supernova? Twee massief dichte sterren die samensmelten? Misschien een gammastraaluitbarsting?
Vijf jaar geleden merkten onderzoekers die de ROTSE IIIb-telescoop van het McDonald Observatory gebruikten, precies zo'n gebeurtenis op. Maar verre van de alledaagse stellaire explosie of neutronensterfusie, geloven de astronomen dat deze kleine overstraling in feite het bewijs was van een superzwaar zwart gat in het centrum van een ver sterrenstelsel, dat een ster aan flarden scheurt .
Astronomen van McDonald gebruikten de telescoop al jaren om de lucht te scannen op zulke ontluikende flitsen, als onderdeel van het ROTSE Supernova Verification Project (SNVP). En op het eerste gezicht: het evenement dat begin 2009 plaatsvond en de onderzoeken met de bijnaam "Dougie", leek precies op veel van de andere supernova's die ze in de loop van het project hadden ontdekt. Met een verbluffende helderheid van 22,5 magnitude past het evenement precies in de klasse van superluminous supernovae die de onderzoekers al kenden.
Maar naarmate de tijd verstreek en er meer gegevens over Dougie binnenkwamen, begonnen de astronomen van gedachten te veranderen. Röntgenobservaties gemaakt door de in een baan draaiende Swift-satelliet en optische spectra genomen door McDonald's Hobby-Eberly-telescoop onthulden een evoluerende lichtkromme en chemische samenstelling die niet pasten bij computersimulaties van superlichtgevende supernova's. Evenzo leek Dougie geen fusie van neutronensterren, die veel sneller de maximale helderheid zou hebben bereikt dan werd waargenomen, of een gammastraaluitbarsting, die, zelfs onder een hoek, veel helderder zou zijn geweest in röntgenlicht .
Dat liet slechts één optie over: een zogenaamde 'gebeurtenis van verstoring van de getijden', of het bloedbad en de spaghettificatie die optreedt wanneer een ster te dicht bij de horizon van een zwart gat komt. J. Craig Wheeler, hoofd van de supernovagroep aan de Universiteit van Texas in Austin en lid van het team dat Dougie ontdekte, legde uit dat de zwaartekracht van een zwart gat op korte afstanden een veel sterkere aantrekkingskracht uitoefent op de kant van de ster die het dichtst bij dan aan de andere kant van de ster. Hij legde uit: 'Deze bijzonder grote getijden kunnen sterk genoeg zijn om de ster in een noedel te trekken.'
Het team verfijnde hun modellen van het evenement en kwam tot een verrassende conclusie: het zwarte gat, dat iets sneller dan Dougie's stellaire materiaal naar binnen had getrokken, 'verstikte' nu in zijn laatste maaltijd. Dit komt door een astrofysisch principe genaamd de Eddington-limiet, dat stelt dat een zwart gat van een bepaalde grootte slechts zoveel instortend materiaal aankan. Nadat deze limiet is bereikt, oefent elke extra opname van materie meer uitwendige druk uit dan de zwaartekracht van het zwarte gat kan compenseren. Deze drukverhoging heeft een soort rebound-effect, waarbij materiaal en warmte en licht van de accretieschijf van het zwarte gat worden afgeworpen. Zo'n uitbarsting van energie is verantwoordelijk voor ten minste een deel van de helderheid van Dougie, maar geeft ook aan dat de oorspronkelijke stervende ster - een ster die niet veel verschilt van onze eigen zon - niet zonder strijd ten onder ging.
Door deze waarnemingen te combineren met de wiskunde van de Eddington-limiet, schatten de onderzoekers de grootte van het zwarte gat op ongeveer 1 miljoen zonsmassa's - een vrij klein zwart gat, in het centrum van een vrij klein sterrenstelsel, drie miljard lichtjaar verwijderd. Door dergelijke ontdekkingen kunnen astronomen niet alleen de fysica van zwarte gaten beter begrijpen, maar ook de eigenschappen van hun vaak bescheiden thuisstelsels. Per slot van rekening, peinsde Wheeler: 'Wie wist dat deze kleine jongen een zwart gat had?'
Bekijk voor een gesimuleerde glimp van Dougie de geweldige animatie hieronder, met dank aan teamlid James Guillochon:
Het onderzoek is gepubliceerd in het nummer van The Astrophysical Journal van deze maand. Een voordruk van het papier is hier beschikbaar.
